Несамостійний і самостійний розряди в газах
Зберемо електричний ланцюг, що містить джерело струму, вольтметр V, амперметр A і дві металеві пластини, розділені повітряним проміжком (рис. 1).
Якщо помістити поблизу повітряного проміжку іонізатор D, то в ланцюзі виникне електричний струм. зникаючий з припиненням дії іонізатора. Рекомбінація іонів відбувається і під час дії іонізатора, але при цьому настає динамічна рівновага між виникаючими і рекомбінують іонами, коли число пар іонів в одиниці об’єму не змінюється.
Електричний струм в газі з несамостійної провідністю називається несамостійним газовим розрядом.
Графік залежності сили розрядного струму від різниці потенціалів (напруги) між електродами при незмінній інтенсивності іонізатора – вольт-амперна характеристика газового розряду – наведено на малюнку 2. Інтенсивність іонізації вимірюється кількістю іонів, що виникли під дією іонізатора в одиниці об’єму пара за одиницю часу. На графіку можна виділити кілька характерних областей.
На ділянці 0a дотримується закон Ома, потім пропорційність порушується (ділянка ab), і починаючи з Uн сила струму не змінюється. Найбільшу силу струму, можливу при дії даного іонізатора, називають струмом насичення Iнас. При струмі насичення всі виникаючі іони долітають до електродів, не встигнувши рекомбінувати. Значення сили струму насичення визначається властивостями іонізатора. Для збільшення Iнас потрібно збільшити інтенсивність іонізації.
Розглянемо ділянку cd. При досить великих напругах кінетична енергія електрона зростає настільки, що при його зіткненні з нейтральною молекулою газу від неї відщеплюється зовнішній електрон. Це явище називається ударною іонізацією молекул газу. Різницю потенціалів, яку повинен пройти електрон в ускоряющем електричному полі для того, щоб придбати достатню для роботи іонізації енергію, називають потенціалом іонізації. Вивільнені електрони прискорюються в електричному полі і в свою чергу іонізують що зіштовхуються з ними нейтральні молекули газу. Число електронів та іонів у газі лавиноподібно зростає, а разом з ним зростає і розрядний струм. При ще більших значеннях напруги ударну іонізацію викликають і іони. Тепер до обох електродів рухаються лавини: до катода – позитивна іонна, до анода – електронна. Ці лавини зумовлюють самостійну провідність газу. Ділянка cd графіка характеризує самостійний газовий розряд, який може існувати без зовнішнього іонізатора. Постійне зменшення носіїв струму, яка відбувається внаслідок нейтралізації іонів у електродів, поглинання електронів анодом і рекомбінації іонів, заповнюється в цьому випадку за рахунок електричного поля, а не за рахунок іонізатора.
При всякому самостійному розряді має місце іонізація газу електронними ударами, але наявність тільки іонізації електронним ударом ще не призводить до самостійного розряду. Для існування самостійного розряду необхідно, щоб в газі відбувалися й інші процеси, що виробляють нові електрони натомість пішли на анод. Такими процесами можуть бути вторинна емісія електронів з катода (вибивання електронів з катода розігнаними в електричному полі позитивними іонами), іонізація іонами і внутрішня фотоіонізація (випромінювання, що супроводжує рекомбінацію іонів, може бути поглинена нейтральними атомами, внаслідок чого деякі з них іонізуються).
(1 votes, average: 5.00 out of 5)